外然式热风炉是由炼铁设备内燃式热风炉演变而来的。燃烧室设于蓄热室之外,在两个室的顶部以一定的方式连接起来。
高炉用热风炉的形式主要有三种,内燃式、外燃式和顶燃式。20世纪60年代,人们在传统的内燃式和改造型内燃式的基础上开发了外燃式热风炉。它以燃烧室独立于蓄热室之外、燃烧室和蓄热室通过拱顶连接管相连接的结构,克服了内燃式热风炉隔墙易损、气流偏析等缺点。在热风炉相同直径的条件下,外燃式热风炉的蓄热室面积比内燃式增大25%~30%,因此对提高热风温度和延长热风炉寿命提供了必要的保障。目前世界上要求提供1200摄氏度以上高风温的热风炉采用外燃式的约占70%以上。
外燃式热风炉在世界上经历了40年来的应用发展时期,为人类做出了功不可没的贡献。从现代化高炉越来越朝向大型化建设的趋势来看,外燃式热风炉还需要在总体能源利用、综合效率方面进一步提升,从而对高炉生产实现“资源节约型、环境友好型”。
这些外燃式热风炉的特征,主要表现在拱顶及其连接的方式上。地得式外燃热风炉的拱顶由半个截头圆锥体联结2个半径不同的接近1/4的球形拱顶组成,整个拱顶整体结构星半卵形。科珀式外燃热风炉燃烧室拱顶和蓄热室拱顶由各自白不同半径的半球拱顶组成。马琴式外燃热风炉的蓄热室顶部具有圆锥形的缩口,蓄热室顶部直径
与燃烧室相同,拱顶由2个半径相同的1/4球形拱顶和大半个圆柱体组成。
从使情况上看,使用数量最多,应用效果最好的为新日铁式外燃热风炉。其特点有:
1、结构的长期稳定性:蓄热室项部有锥型缩口两拱顶间由一个圆柱形连接管连接,拱顶对称,尺寸小,气流分布好,从而减小了因高温蠕变引起的拱顶耐火砖变形。
2、采取了一系列防止晶间应力腐蚀的措施,如高温区用特钢作炉壳,内表面喷涂耐酸涂料,外表面包铝板,炉壳转折点采用曲线连接等。
3、拱顶连接管设波形膨胀圈,并用拉杆固定,形成柔性结构。
4、采用圆弧形底板、七孔蜂窝砖、三孔陶瓷燃烧器等。
5、设置了混风室,使热风温度均衡,减少对热风阀的热冲击,延长了热风阀的寿命。
(1)布置:一列式。
(2)拱顶特点:2个不同半径近于1/4球体和半个截头圆锥组成,尺寸大、结构复杂。
(3)燃烧器:栅格燃烧器,火焰短,空煤气预热温度要求基本相同,对掉物具有较强的敏感性,有火井,可 用15年。
(4)气流:分布较差。
(5)优势:外形低。
(6)缺点:结构复杂,拱顶温度高,晶间应力腐蚀问题突出,稳定性差,对温度差具有较强的敏感性 。
(1)布置:一列式。
(2)拱顶特点:2个相同半径半球顶和1个圆柱连联管组成,尺寸小、 结构稳定 。
(3)燃烧器:3孔套筒燃烧器,火焰长,需要建立在其它设备比较严格的基础上运行,有火井,可用15年。
(4)气流:分布较好。
(5)优势:结构稳定。
(6)缺点: 面积大,存在晶间应力腐蚀、联通管问题 。
优点为:取消了隔墙,从根本上杜绝了温差、压差所造成的砌体破坏。由于圆柱形砖墙和蓄热室的断面得到了充分利用,在相同加热能力条件下,与内燃式相比,炉壳和砖墙直径都较小,故结构稳定。此外它受热均匀,结构上都有单独膨胀的可能,稳定可靠性大大提高。由于外燃式热风炉的两室都做成了圆形断面,因此炉内气流分布均匀,有利于燃烧和热交换。
缺点是比内燃式热风炉投资大;砌砖结构复杂,对砖的加工制作要求很高;拱顶钢结构不对称,受力不均匀,不适应高温和高压的要求
炉壳设计考虑的因素有工艺、环境和自然条件、施工、使用周期等。具体来说大致有:
工艺要求:形状、尺寸、开洞、荷重、内压、炉温、使用年限;
环境要求:大气腐蚀、介质腐蚀(尤其是晶间应力腐蚀);
自然条件要求:气温、风载、雪载、地震;
施工要求:制作、运输、安装。
炉壳设计内容有:
1)炉壳材质;
2、)焊接材料的选择;
3、)炉皮外形开洞和厚度;
4、)炉壳分带分块;
5、)焊缝型式;
6、)构造和零星结构;
7、)涂装和防腐措施;
8、)施工要求和注意事项。